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2012 Fiscal Year Annual Research Report

大脳基底核から視床・大脳皮質への出力様式

Research Project

Project/Area Number 21240039
Research InstitutionNational Institute for Physiological Sciences

Principal Investigator

南部 篤  生理学研究所, 統合生理研究系, 教授 (80180553)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 木村 實  玉川大学, 脳科学研究所, 教授 (40118451)
川口 泰雄  生理学研究所, 大脳皮質機能研究系, 教授 (40169694)
Project Period (FY) 2009-04-01 – 2013-03-31
Keywords大脳基底核 / 視床 / 大脳皮質 / 運動野 / 随意運動 / 淡蒼球内節 / 脳深部刺激療法 / 大脳基底核疾患
Research Abstract

視床に加え、その投射先である大脳皮質運動野においても記録を行い、大脳基底核と小脳核からの出力が、視床を介して大脳皮質運動野にどのような影響を与えているかについて調べた。その結果、小脳核の単発刺激では、大脳皮質に興奮が観察されたのに対し、淡蒼球内節の単発刺激では殆ど影響がないか、遅い興奮が見られた。次に、100Hz程度の連続刺激の影響を調べたところ、小脳核の連続刺激では早い興奮が見られたのに対し、淡蒼球内節の連続刺激では、遅い興奮性応答が見られることがわかった。これらのことは、淡蒼球内節刺激で視床において観察された興奮性応答が、大脳皮質にまで到達していることを示している。
また、大脳基底核疾患においては、大脳基底核の異常な神経シグナルが視床を介して大脳皮質に伝達され、運動障害を引き起こしていると考えられる。大脳基底核を高頻度連続刺激することにより、大脳基底核疾患を治療できることがわかっている(脳深部刺激療法)。そのメカニズムを明らかにするため、淡蒼球内節を電気刺激し局所のニューロン活動を記録した。その結果、高頻度連続刺激では局所のニューロン活動が抑制されること、また、大脳皮質刺激で得られる3相性の応答も抑制されることがわかった。これらのことから、脳深部刺激療法のメカニズムとして、局所の神経活動の抑制に加え、その核を通過する神経情報を遮断することが考えられた。
一方、川口は前頭皮質と視床活動との関係を理解するために、先ず多様な錐体細胞について、線条体・視床・橋核への投射様式を逆行性刺激で調べ、次にそれらの皮質内層構造における位置を細胞内染色・免疫組織化学で同定して、それらを分類・区別して解析できるようにした。

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (46 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 10 results) Presentation (28 results) (of which Invited: 5 results) Book (2 results) Remarks (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Signals through the striatopallidal indirect pathway stop movements by phasic excitation in the substantia nigra2013

    • Author(s)
      Sano H, Chiken S, Hikida T, Kobayashi K, Nambu A
    • Journal Title

      J Neurosci

      Volume: 33 Pages: 7583-7594

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Exposure to the cytokine EGF leads to abnormal hyperactivity of pallidal GABA neurons: implications for schizophrenia and its modeling2013

    • Author(s)
      Sotoyama H, Namba H, Chiken S, Nambu A, Nawa H
    • Journal Title

      J Neurochemi

      Volume: (in press)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-frequency pallidal stimulation disrupts information flow through the pallidum by GABAergic inhibition2013

    • Author(s)
      Chiken S, Nambu A
    • Journal Title

      J Neurosci

      Volume: 33 Pages: 2268-2280

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.4144-11.2013

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Motor manifestations and basal ganglia output activity: the paradox continues2013

    • Author(s)
      Obeso JA, Guridi J, Nambu A, Crossman A
    • Journal Title

      Mov Disord

      Volume: 28 Pages: 416-418

    • DOI

      10.1002/mds.25358

  • [Journal Article] Multisynaptic projections from the ventrolateral prefrontal cortex to the dorsal premotor cortex in macaque: anatomical substrate for conditional visuomotor behavior2012

    • Author(s)
      Takahara D, Inoue KI, Hirata Y, Miyachi S, Nambu A, Takada M, Hoshi E
    • Journal Title

      Eur J Neurosci

      Volume: 36 Pages: 3365-3375

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Identification of optogenetically activated striatal medium spiny neurons by Npas4 expression2012

    • Author(s)
      Bepari AK, Sano H, Tamamaki N, Nambu A, Tanaka KF, Takebayashi H
    • Journal Title

      PLoS ONE

      Volume: 7(12)

    • DOI

      DOI: 10.1371/journal.pone.0052783

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Reinforcement learning: computing the temporal difference of values via distinct corticostriatal pathways2012

    • Author(s)
      Morita K, Morishima M, Sakai K, Kawaguchi Y
    • Journal Title

      Trends Neurosci

      Volume: 35 Pages: 457-467

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Immunotoxin-mediated tract targeting in the primate brain: selective elimination of the cortico-subthalamic “hyperdirect” pathway2012

    • Author(s)
      Inoue KI, Koketsu D, Kato S, Kobayashi K, Nambu A, Takada M
    • Journal Title

      PLoS ONE

      Volume: 7(6) Pages: e39149

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0039149

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Prediction of muscle activities from electrocorticograms in primary motor cortex of primates2012

    • Author(s)
      Shin D, Watanabe H, Kambara H, Nambu A, Isa T, Nishimura Y, Koike Y
    • Journal Title

      PLoS ONE

      Volume: 7(10) Pages: e47992

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0047992

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Reconstruction of movement-related intracortical activity from micro-electrocorticogram array signals in monkey primary motor cortex2012

    • Author(s)
      Watanabe H, Sato M, Suzuki T, Nambu A, Nishimura Y, Kawato M, Isa T
    • Journal Title

      J Neural Eng

      Volume: 9 Pages: 03600

    • DOI

      10.1088/1741-2560/9/3/036006

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] GABA-B receptor: possible target for Parkinson’s disease therapy2012

    • Author(s)
      Nambu A
    • Journal Title

      Exp Neurol

      Volume: 233 Pages: 121-122

    • DOI

      10.1016/j.expneurol.2011.10.012

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 大脳基底核の運動制御における抑制性ニューロン2012

    • Author(s)
      知見聡美、南部 篤
    • Journal Title

      Clinical Neuroscience

      Volume: 30 Pages: 1381-1384

  • [Presentation] Immunotoxin-mediated tract targeting in the primate brain: selective elimination of the cortico-subthalamic “hyperdirect” pathway2013

    • Author(s)
      Takada M, Kobayashi K, Nambu A
    • Organizer
      11th Triennial meeting of the International Basal Ganglia Society
    • Place of Presentation
      Eilat, Israel
    • Year and Date
      20130304-20130307
  • [Presentation] Functional role of dopamine D1 and D2 receptors in information processing through the basal ganglia2013

    • Author(s)
      Chiken S, Ohta C, Sato A, Sasaoka T, Kurokawa M, Nambu A
    • Organizer
      11th Triennial meeting of the International Basal Ganglia Society
    • Place of Presentation
      Eilat, Israel
    • Year and Date
      20130304-07
  • [Presentation] High-frequency pallidal stimulation disrupts information flow through the pallidum by GABAergic inhibition2013

    • Author(s)
      Nambu A, Chiken S
    • Organizer
      11th Triennial meeting of the International Basal Ganglia Society
    • Place of Presentation
      Eilat, Israel
    • Year and Date
      20130304-07
  • [Presentation] Mechanism of parkinsonian neuronal oscillations in the primate basal ganglia2013

    • Author(s)
      Nambu A
    • Organizer
      11th Triennial meeting of the International Basal Ganglia Society
    • Place of Presentation
      Eilat, Israel
    • Year and Date
      2013-03-06
  • [Presentation] High-frequency pallidal stimulation disrupts information flow through the basal ganglia by GABAergic inhibition2012

    • Author(s)
      知見聡美,南部篤
    • Organizer
      日本比較生理生化学会第34回大会
    • Place of Presentation
      総合研究大学院大学(神奈川)
    • Year and Date
      20120706-20120707
  • [Presentation] Physiology and pathophysiology of cortico-basal ganglia loop2012

    • Author(s)
      Nambu A
    • Organizer
      2nd Joint Symposium NIPS and CIN
    • Place of Presentation
      Tuebingen, Germany
    • Year and Date
      2012-11-29
  • [Presentation] Striatopallidal neurons attenuate motor activity through the phasic response pattern in the basal ganglia2012

    • Author(s)
      Sano H, Chiken S, Kobayashi K, Nambu A
    • Organizer
      Neuroscience 2012
    • Place of Presentation
      New Orleans, USA
    • Year and Date
      2012-10-15
  • [Presentation] Globus pallidus deep brain stimulation disrupts information flow through the pallidum by GABAergic inhibition2012

    • Author(s)
      Nambu A, Chiken S
    • Organizer
      Neuroscience 2012
    • Place of Presentation
      New Orleans, USA
    • Year and Date
      2012-10-15
  • [Presentation] Dopamine D1 and D2 receptors differently modulate information processing through the basal ganglia2012

    • Author(s)
      Chiken S, Ohta C, Sato A, Sasaoka T, Kurokawa M, Nambu A
    • Organizer
      Neuroscience 2012
    • Place of Presentation
      New Orleans, USA
    • Year and Date
      2012-10-15
  • [Presentation] 大脳基底核の機能とPDでの異常神経活動

    • Author(s)
      南部 篤
    • Organizer
      第53回日本神経学会学術大会 シンポジウム「パーキンソン病の病態生理」
    • Place of Presentation
      東京国際フォーラム(東京)
    • Invited
  • [Presentation] 大脳基底核における運動制御と学習機構から、パーキンソン病の病態を理解する

    • Author(s)
      南部 篤
    • Organizer
      愛知県身体障害事例検討会
    • Place of Presentation
      中部大学(愛知)
    • Invited
  • [Presentation] eep brain stimulation disrupts information flow through the pallidum by GABAergic inhibition

    • Author(s)
      Nambu A, Chiken S
    • Organizer
      8th FENS Forum of Neuroscience
    • Place of Presentation
      Barcelona, Spain
  • [Presentation] Subthalamo-pallidal interactions underlying parkinsonian neuronal oscillations in the primate basal ganglia

    • Author(s)
      Tachibana Y, Iwamuro H, Kita H, Takada M, Nambu A
    • Organizer
      8th FENS Forum of Neuroscience
    • Place of Presentation
      Barcelona, Spain
  • [Presentation] Reconstruction of movement-related intracortical potentials from micro-electrocorticogram signals in monkey primary motor cortex

    • Author(s)
      Watanabe H, Sato M-A, Suzuki T, Nambu A, Nishimura Y, Kawato M, Isa T
    • Organizer
      8th FENS Forum of Neuroscience
    • Place of Presentation
      Barcelona, Spain
  • [Presentation] 光遺伝学を応用した大脳皮質-線条体経路の神経生理機能の解析

    • Author(s)
      佐野裕美、加藤成樹、知見聡美、小林憲太、小林和人、南部篤
    • Organizer
      包括型脳科学研究推進支援ネットワーク夏のワークショップ
    • Place of Presentation
      仙台国際センター(宮城)
  • [Presentation] 大脳皮質―大脳基底核ループと大脳基底核疾患

    • Author(s)
      南部 篤
    • Organizer
      平成24年度名医に学ぶセミナー
    • Place of Presentation
      熊本大学(熊本)
    • Invited
  • [Presentation] サル運動野の皮質脳波を用いた筋電信号の再構築

    • Author(s)
      辛 徳、渡辺秀典、神原裕行、吉村奈津江、南部 篤、西村幸男、伊佐 正、小池康晴
    • Organizer
      第35回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知)
  • [Presentation] ロバスト統計に基づくサルのECoGからの上腕電動義手の動作決定

    • Author(s)
      森下壮一郎、佐藤圭太、西村幸男、渡辺秀典、加藤 龍、南部 篤、伊佐 正、横井浩史
    • Organizer
      第35回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知)
  • [Presentation] イムノトキシン神経路標的法を用いたサル皮質―視床下核路の選択的除去

    • Author(s)
      井上謙一、纐纈大輔、加藤成樹、小林和人、南部 篤、高田昌彦
    • Organizer
      第35回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知)
  • [Presentation] 光遺伝学と逆行性遺伝子導入を利用した大脳皮質-線条体経路選択的な興奮誘導

    • Author(s)
      佐野裕美、加藤成樹、知見聡美、小林憲太、小林和人、南部篤
    • Organizer
      第35回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知)
  • [Presentation] マーモセット大脳皮質3a野の神経生理学と解剖学的研究

    • Author(s)
      纐纈大輔、畑中伸彦、伊佐 正、南部 篤
    • Organizer
      第35回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知)
  • [Presentation] ニホンザル運動関 連領野のフラビンタンパク蛍光イメージング

    • Author(s)
      畑中伸彦、金子将也、高良沙幸、南部篤
    • Organizer
      第35回神経科学大会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知)
  • [Presentation] Pathophysiology and therapy for basal ganglia diseases

    • Author(s)
      Sano H, Chiken S, Murata M, Kobayashi K, Nambu A
    • Organizer
      Biennial Meeting of the Asian-Pacific Society for Neurochemistry / 第55回日本神経化学大会
    • Place of Presentation
      神戸コンベンションセンター(兵庫)
    • Invited
  • [Presentation] 大脳基底核疾患の病態生理から、直接路・間接路理論を再考する

    • Author(s)
      南部 篤
    • Organizer
      第6回パーキンソン病・運動障害疾患コングレス
    • Place of Presentation
      京都ホテル(京都)
    • Invited
  • [Presentation] Electrocorticogram signals carry reliable information about arm movement kinematics

    • Author(s)
      Watanabe H, Sato M-A, Nambu A, Nishimura Y, Kawato M, Isa T
    • Organizer
      Neuroscience 2012
    • Place of Presentation
      New Orleans, USA
  • [Presentation] Reconstruction of muscle activities from a small number of electrocorticograms in primary motor cortex

    • Author(s)
      Shin D, Watanabe H, Kambara H, Nambu A, Isa T, Nishimura Y, Koike Y
    • Organizer
      Neuroscience 201
    • Place of Presentation
      New Orleans, USA
  • [Presentation] High-frequency pallidal stimulation blocks local neuronal activity and information flow through the basal ganglia

    • Author(s)
      Chiken S, Nambu A
    • Organizer
      GCOE第4回国際シンポジウム
    • Place of Presentation
      ウェスティン名古屋キャッスルホテル(愛知)
  • [Presentation] Neurophysiological and anatomical studies of somatosensory cortical area 3a of marmoset

    • Author(s)
      Koketsu D, Hatanaka N, Isa T, Nambu A
    • Organizer
      2nd Joint Symposium NIPS and CIN
    • Place of Presentation
      Tuebingen, Germany
  • [Book] Dystonia. Neuroscience in the 21st Century2012

    • Author(s)
      Nambu A
    • Total Pages
      3112
    • Publisher
      Springer
  • [Book] モデルマウスの神経活動からジストニアの病態を考える. 長谷川一子(編)ジストニア20122012

    • Author(s)
      南部 篤
    • Total Pages
      298
    • Publisher
      中外医学社
  • [Remarks] 霊長類で脳の特定の神経回路を"除去"する遺伝子導入法を開発

    • URL

      http://www.nips.ac.jp/contents/release/entry/2012/06/post-215.html

  • [Remarks] パーキンソン病に対する脳深部刺激療法(DBS療法)の 作用メカニズムを解明

    • URL

      http://www.nips.ac.jp/contents/release/entry/2013/01/dbs-1.html

  • [Remarks] 手や足の「運動」をストップさせる大脳基底核の神経経路の働きを証明

    • URL

      http://www.nips.ac.jp/contents/release/entry/2013/04/post-244.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 脳における電気的活動取得装置及びその利用2012

    • Inventor(s)
      南部篤、知見聡美、西村幸男、高良沙幸
    • Industrial Property Rights Holder
      南部篤、知見聡美、西村幸男、高良沙幸
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2012-223564
    • Filing Date
      2012-10-05

URL: 

Published: 2014-07-24  

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